大庆油田油气站场生产厂房采暖节能措施研究.pdf
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1、石油石化节能与计量 https:/孙海英等:大庆油田油气站场生产厂房采暖节能措施研究 第 13卷第 11期(2023-11)大庆油田地处高寒地区,为满足生产运行需求,原油站场厂房内均设置了采暖设施,采暖温度通常设定为 516 1-3。但在生产过程中,厂房的流动介质及运行的机泵均会向室内散热。若在采暖大庆油田油气站场生产厂房采暖节能措施研究孙海英1李玉春1李蛟鸾1王钦胜2孟岚1(1.大庆油田设计院有限公司;2.大庆油田质量安全环保部)摘要:大庆油田地处高寒地区,在冬季,油气站场生产厂房内的采暖设施、工艺管道和机泵在运行过程中均会向周围散热,导致生产厂房内温度偏高,造成能源的浪费。为降低厂房采暖用
2、热,提高热效率,通过对生产厂房内散热源及散热量的详细分析,生产厂房内工艺设施散热量占厂房总采暖负荷的 40%以上。因此,在满足工艺要求和生产操作的前提下,优化管道保温设计、降低室内采暖温度,充分利用工艺设施散热后厂房内采暖设施可减少 40%50%,对于大型厂房可取消采暖设施,降低采暖用热量。经实测采取节能措施后室内采暖温度满足生产要求,并且每年可节约天然气 1 400104m3,实现了节能降耗的目的。关键词:生产厂房;采暖;工艺散热;保温设计优化;节能措施DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2023.11.013Research on the heating and en
3、ergy conservation measures of production plant in oiland gas station of Daqing oilfieldSUN Haiying1,LI Yuchun1,LI Jiaoluan1,WANG Qinsheng2,MENG Lan11Daqing Oilfield Design Institute Co,Ltd2Quality,Safety and Environmental Protection Department of Daqing OilfieldAbstract:The Daqing oilfield is locate
4、d in a high alpine areaIn winter,the heating facilities,pro-cess pipeline and pumps in the production plant of an oil and gas station will be dissipated heat to thesurrounding area during operation,resulting in high temperature in the production plant and wastingenergyIn order to reduce the heating
5、for production plant and improve the heat efficiency,throughdetailed analysis of the heat sources and heat dissipation in the production plant,the heat dissipation ofprocess facilities in the production plant accounts for more than 40%of the total heating load of the plantHence,on the premise of mee
6、ting the process requirements and production operation,optimizingthe pipe insulation design,reducing the indoor heating temperature and making full use of the processfacilities to dissipate heat in the plant heating facilities can be reduced by 40%50%For large plants,heating facilities can be cancel
7、ed to reduce the heatAfter measuring the energy conservation measurestaken,the indoor heating temperature meets the production requirements,and it can be saved1 400104m3natural gas per year,which realizes the purpose of energy conservation and consumption re-ductionKeywords:production plant;heating;
8、process heat dissipation;thermal insulation design optimiza-tion;energy conservation measures第一作者简介:孙海英,高级工程师,2005 年毕业于大庆石油学院(油气储运专业),从事原油集输处理及储运工作,13059098808,sunhaiying_,黑龙江省大庆市让胡路区西苑街 48号,163712。引文:孙海英,李玉春,李蛟鸾,等大庆油田油气站场生产厂房采暖节能措施研究J石油石化节能与计量,2023,13(11):56-60.SUN Haiying,LI Yuchun,LI Jiaoluan,et
9、alResearch on the heating and energy conservation measures of production plantin oil and gas station of Daqing oilfieldJ Energy Conservation and Measurement in Petroleum&Petrochemical Industry,2023,13(11):56-60.56管理实践/Management&Practice石油石化节能与计量 https:/设计中未能充分考虑此部分工艺散热就会导致冬季生产时厂房内温度偏高,造成能源浪费4-5。以往的
10、研究中针对工业厂房采暖设计提出了多项措施,其中包括合理选择采暖负荷计算方法6、优选采暖介质7、优化采暖等方式以提高热效率。例如采用电辐射板、可控温的红外线燃气辐射8-9以及太阳能采暖系统10等方式做到节约能源、降低生产运行成本的目的。但以上研究均是从工业厂房采暖设计角度提出了各种措施,均未将采暖设计与工艺散热相关联,也未提出工艺散热综合利用措施。为降低厂房采暖用热,同时不对厂房进行改造,通过对不同规模站场的各类厂房内工艺过程、采暖用热量、管道中流动不同介质时在保温与不保温条件下的温降和散热量的计算,并在最冷月跟踪监测不同类生产厂房室内温度,经对比分析表明,在满足工艺用热的前提下,对已建厂房优化
11、管道的保温设计,充分利用工艺无效散热补偿采暖用热,优化采暖设计多专业协同操作,同时依据工艺散热分析结果及室内采暖温度界限,通过生产管理等手段调节采暖用水量或关停采暖设施实现采暖节能,并满足操作维修对环境温度的需要。1生产厂房内散热源及散热量分析1.1散热源分析原油站场生产厂房内通常设有机泵、管道及附件等,厂房内主要工艺介质为原油、含水油、含油污水、清水及伴生气,介质操作温度为 580,除未经加热的清水及伴生气外,原油、含水油、含油污水、掺水及伴热用水的温度均高于室内环境温度,在生产过程中此类热介质会通过管道及管阀件外壁向室内散热,同时厂房内运行的机泵也会向室内散热。因此,生产厂房内机泵、管道、
12、管阀件均为散热源。1.2散热量分析1.2.1管道散热量计算每米管道散热量计算公式见式(1):Q=Kd()ta-t0(1)式中:Q为单位长度管道散热量,W;K为总传热系数,W/m;d为管道外径,m;ta为介质平均温度,;t0为周围环境温度,。1.2.2管道附件散热量计算为简化计算,管道附件只考虑阀门及法兰的散热,并将其折算为当量管道长度并按照管道散热量公式计算散热量,管道附件的折算长度见表 1。表 1管道附件的折算长度Tab.1 Converted length of pipe accessories管道附件名称法兰蝶阀球阀截止阀/个闸阀/个数量21111折算管道长度/m0.460.700.80
13、1.221.30注:表中阀门折算长度指阀体折算长度,不包括法兰。1.2.3管道散热量简化计算方法为进一步简化计算,方便工程应用,计算公式中采用管道散热系数,对公式(1)进行简化,得出以下管道散热量计算公式:Q=Lt(2)式中:为管道散热系数,W/m;L为 管道长度,m;t为 管 道 内 介 质 温 度 与 环 境 温 度 的 差值,。管道散热量系数即管道内介质温度与室内环境温度相差 1时单位长度管线表面散失的热量,室内管道散热量系数经验值见表 2。表 2室内管道散热量系数经验值Tab.2 Heat dissipation coefficient and experiencevalue of i
14、ndoor pipeline管道公称直径2540506580100150200250300350400500保温管道散热系数/(Wm-1)保温厚度30 mm0.320.400.460.490.560.690.911.181.421.641.842.082.51保温厚度40 mm0.270.330.380.410.460.560.730.941.121.291.451.631.97保温厚度50 mm0.250.290.330.360.400.480.620.780.941.081.201.351.64不保温管道散热系数/(Wm-1)3.664.555.113.034.046.6510.1312.
15、5514.5416.2617.6719.4922.541.2.4电动机散热量计算生产厂房内运转的电动机会向周围环境散热,散热量计算:Q=1234N()1-(3)式中:Q为电动机散热量,kW;1为电动机容量利用系数,电动设备最大实耗功率与安装功率之57石油石化节能与计量 https:/孙海英等:大庆油田油气站场生产厂房采暖节能措施研究 第 13卷第 11期(2023-11)比,一般可取 0.70.9;2为负荷系数,电动设备小时平均实耗功率与设计最大实耗功率之比,一般可取 0.50.8;3为同时使用系数,即房间内同时使用的安装功率与总安装功率之比;4为考虑排风带走热量的系数,一般可取 0.5;N为
16、电动机安装功率(应按厂房内连续运行的机组最低配置情况下的装机功率确定)kW;为电动机效率,与电动机型号、负荷情况有关,一般取 0.750.9。由以上公式可计算出生产厂房内工艺设施的散热量。2工艺优化措施2.1管道保温设计优化在生产过程中,转油站主要介质为未脱气原油、含水油、伴生气,转油放水站主要介质增加了含油污水,脱水站主要介质为净化油、伴生气及含油污水。结合工艺过程对原油站场厂房内油水管道在保温和不保温两种情况下散热量及介质温降进行计算,结果表明不同工艺介质由于温度、流量、管道规格、长度等不同的保温管道温降为 0.53,不保温管道温降为 410。原油在整个生产过程中需要一定的热量用于脱水和输
17、送,伴生气温度低且热值低对散热贡献很小,可忽略,含油污水需维持一定温度满足输送和污水处理要求,但原油处理站场污水温度通常在 40 左右,高于污水处理需要,污水管道室内按不保温计算温降约在 4 左右,此温降不影响污水处理和输送。由此确定室内含油污水管道、天然气管道按不保温设计;含水油管道、净化油管道、污油管道、掺水(热洗)管道、进行保温设计。优化后污水管道取消保温层后增加了散热量,进一步降低采暖用热,对生产没有任何影响。2.2降低室内采暖温度工业企业设计卫生标准 GBZ12010提出的冬季寒冷环境工作地点采暖温度不应低于 5 的要求是基于室内工作人员的劳动强度、工作时间以及工作人员人均占有的面积
18、决定的。在站场正常运行过程中,工作人员在生产厂房内的工作主要是生产操作、巡检及维修。随着油田自动化、智能化水平的提高,站场实施“集中监控、定期巡检”及“无人值守”的管理方式,工作人员在生产厂房内的工作时间大大减少,因此生产厂房采暖温度在 油田油气集输设计规范 GB 503502015推荐采暖温度的基础上降低 24,且罐前(间)阀室、阀组间不设采暖设施。3采暖节能措施实施情况3.1新建站场厂房选取 5 个典型新建原油站场,对站场内主要厂房计算采暖热负荷及工艺设施散热负荷进行计算,对站场规模较大的厂房,如转油放水站、脱水站的油水泵房、操作间,因设备及管道数量多,管道规格大,工艺设施散热量大,工艺散
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